KR920004020A - Pressurized PSA system to produce high purity product gas - Google Patents

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로버트 아이. 펄만
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Abstract

내용 없음.No content.

Description

높은 순도의 생성 기체를 생산하기 위한 가압 PSA 시스템Pressurized PSA system to produce high purity product gas

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음As this is a public information case, the full text was not included.

제1도는 일정한 압력의 단계에 의해 가압시킨 PSA 시스템의 압력 변화를 그래프로 도시한 것.1 graphically depicts the pressure change of a PSA system pressurized by a constant pressure step.

제2도는 제1도에서와 같이 일정한 압력의 가압 단계에 의해 가압시킨 PSA 시스템의 공급 유량 변화를 그래프로 도시한 것.FIG. 2 graphically depicts the change in feed flow rate of a PSA system pressurized by a constant pressure pressurization step as in FIG.

제3도는 제1도의 가압 단계의 마지막 기체중에 있는 불순물의 농도 분포를 그래프로 도시한 것.FIG. 3 graphically illustrates the concentration distribution of impurities in the last gas of the pressurization step of FIG.

제4도는 신속한 초기 단계 및 느린 최종 단계를 사용하여 공급기체로 가압시킨 PSA 시스템의 압력 변화를 도시한 것.4 shows the pressure change of a PSA system pressurized with feed gas using a rapid initial stage and a slow final stage.

제5도는 제4도에서와 같이, 신속한 초기 단계 및 느린 최종 단계를 사용하여 가압시킨 PSA 시스템의 공급 유량 변화를 그래프로 도시한 것.FIG. 5 graphically depicts the feed flow rate changes of a PSA system pressurized using a rapid initial stage and a slow final stage, as in FIG.

제6도는 제4도의 가압 단계의 마지막 단계의 기체중에 있는 불순물의 농도 분포를 그래프로 도시한 것.FIG. 6 graphically shows the concentration distribution of impurities in the gas at the end of the pressurization step of FIG.

제7도는 느린 초기 단계 및 신속한 최종 단계를 사용하여 공급기체로 가압시킨 PSA 시스템의 압력 변화를 그래프로 도시한 것.7 graphically depicts the pressure change of a PSA system pressurized with feed gas using a slow initial stage and a rapid final stage.

제8도는 느린 초기 단계 및 신속한 최종 단계를 사용하여 가압시킨 PSA 시스템의 공급 유량 변화를 그래프로 도시한 것.8 graphically depicts the feed flow rate changes of a PSA system pressurized using a slow initial stage and a fast final stage.

제9도는 제7도의 가압 단계의 마지막 단계의 기체중에 있는 불순물의 농도 분포를 그래프로 도시한 것.FIG. 9 graphically depicts the concentration distribution of impurities in the gas at the end of the pressurization step of FIG.

제10도는 불활성 기체가 풍부한 생성 기체를 생산하기 위한 통상의 2대역 PSA 공정의 도식.10 is a schematic of a conventional two-band PSA process for producing an inert gas-rich product gas.

제11도는 제10도에 도시된 PSA 시스템을 사용한 PSA 사이클의 단계 순서를 나타내는 챠트.FIG. 11 is a chart showing the sequence of steps in a PSA cycle using the PSA system shown in FIG.

제12도는 본 발명에 따라 불활성 기체가 풍부한 생성 기체를 생산하기 위한 2개의 처리 대역을 포함한 PSA 시스템의 도식.12 is a schematic of a PSA system including two treatment zones for producing an inert gas-rich product gas in accordance with the present invention.

제13도는 1단계의 공급물 가압 및 생성물 가압 단계에 의해 가압시킨 PSA 시스템을 사용한 PSA 사이클의 단계 순서를 나타내는 챠트이다.13 is a chart showing the sequence of steps in a PSA cycle using a PSA system pressurized by a single stage feed pressurization and product pressurization stage.

Claims (38)

(a) (i) 유입부, 유출부 및 적어도 하나의 불순물 흡착 물질을 포함하는 처리 대역의 유출부에 생성 기체를 도입시켜 그 처리 대역의 압력을 생산 압력 보다 낮은 중간 압력으로 상승시키고, (ⅱ) 불활성 기체 및 불순물을 함유하는 공급 기체를 유입부에 도입시켜 상기 처리 대역의 압력을 생산 압력으로 상승시키므로써 상기 처리 대역을 생산 압력으로 가압시키는 단계; (b) 상기와 같거나 또는 다른 공급 기체를 상기 유입부를 통해 생산 압력으로 가압시킨 처리 대역에 도입시켜 불순물을 제거하고 높은 순도의 불활성 생성 기체를 생산하는 단계; 및 (c) 상기 생성 기체를 상기 유출부로 부터 회수하는 단계를 포함하는, 불활성 기체 및 불순물을 함유하는 공급기체로부터 높은 순도의 불활성 생성 기체를 생산하는 방법.(a) (i) introducing a product gas into the outlet of a treatment zone comprising an inlet, an outlet and at least one impurity adsorbent material to elevate the pressure of the treatment zone to an intermediate pressure lower than the production pressure, and (ii Pressurizing the treatment zone to production pressure by introducing a feed gas containing an inert gas and impurities to the inlet to raise the pressure in the treatment zone to the production pressure; (b) introducing the same or another feed gas into the treatment zone pressurized to the production pressure through the inlet to remove impurities and produce a high purity inert product gas; And (c) recovering the product gas from the outlet, wherein a high purity inert product gas is produced from a feed gas containing inert gas and impurities. 제1항에 있어서, 상기 공급 기체가 공기를 포함하고, 상기 불활성 기체가 질소를 포함하는 방법.The method of claim 1 wherein the feed gas comprises air and the inert gas comprises nitrogen. 제2항에 있어서, 상기 질소 기체가 10,000ppm 이하의 산소를 함유하는 방법.The method of claim 2 wherein said nitrogen gas contains up to 10,000 ppm oxygen. 제1항에 있어서, 상기 불순물 흡착 물질이 제올라이트, 제올라이트 분자체, 탄소 분자체, 활성탄, 실리카 화합물, 산화 알루미늄 화합물, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 그룹중에서 선택되는 방법.The method of claim 1 wherein the impurity adsorbent material is selected from the group consisting of zeolites, zeolite molecular sieves, carbon molecular sieves, activated carbon, silica compounds, aluminum oxide compounds, or mixtures thereof. 제1항에 있어서, 단계(c)가, (i) 상기 불활성 생성기체를 상기 유출부로부터 동시에 회수하거나; (ⅱ) 상기 불활성 생성 기체를 상기 유출부로부터 순차적으로 제거하거나; 또는 (ⅲ) (ⅰ)과 (ⅱ)를 조합시킴을 포함하는 방법.The process of claim 1, wherein step (c) comprises: (i) simultaneously recovering the inert gas from the outlet; (Ii) sequentially removing the inert product gas from the outlet; Or (iii) combining (iii) and (ii). 제1항에 있어서, 상기 처리 대역을 재생시키으로써 상기 불순물 흡착 물질로부터 불순물을 제거하는 단계(d)를 추가로 포함하는 방법.The method of claim 1, further comprising the step (d) of removing impurities from the impurity adsorbent material by regenerating the treatment zone. 제1항에 있어서, 단계(a)(i)에서 수득한 중간 압력이 약 45psig 내지 약 105psig인 방법.The process of claim 1 wherein the median pressure obtained in step (a) (i) is between about 45 psig and about 105 psig. 제1항에 있어서, 상기 생산압력이 약 75 내지 약 150psig인 방법.The method of claim 1 wherein said production pressure is about 75 to about 150 psig. 제6항에 있어서, 단계(a) 내지 (d)를, 적어도 하나의 처리 대역을 사용하여 불순물을 상기 공급 기체로부터 제거하고, 적어도 하나의 처리 대역을 동시에 재생시켜 이 대역내에 함유된 불순물을 제거하는 다수의 처리 대역에서 수행하는 방법.7. The process of claim 6, wherein steps (a) to (d) are used to remove impurities from the feed gas using at least one treatment zone and simultaneously regenerate at least one treatment zone to remove impurities contained within this zone. Performing in multiple processing bands. 제9항에 있어서, 단계(a)(i) 또는 단계(a)(ⅱ)에 앞서 평형화 단계를 포함하는 방법.10. The method of claim 9 comprising an equilibration step prior to step (a) (i) or step (a) (ii). (a) (i) 불활성 기체 및 불순물을 함유하는 공급기체를 초기 기간동안, 유입부, 유출부 및 적어도 하나의 불순물 흡착물질을 포함하는 처리 대역의 유입부로 먼저 서서히 도입시켜 그 처리 대역의 압력을 생산 압력 보다 낮은 중간 압력으로 상승시키고; 이어서(ⅱ) 상기와 같거나 또는 다른 공급기체를 상기 초기 기간보다 짧은 제2기간동안 유입부에 신속히 도입시켜 상기 처리 대역의 압력을 생산 압력으로 상승시키며; 선택적으로 (ⅲ) 단계(ⅰ) 또는 (ⅱ)에서와 같이 상기와 같거나 다른 공급 기체를 추가의 기간동안 도입시켜 상기 처리 대역의 압력을 더 상승시키므로써 상기 처리 대역을 생산 압력으로 가압시키는 단계; (b) 상기와 같거나 또는 다른 공급기체를 유입부를 통해 상기 생산 압력으로 가압시킨 처리 대역으로 도입시켜 불순물을 제거하고 높은 순도의 불활성 생성 기체를 생산하는 단계; 및 (c)상기 생성 기체를 유출부로 부터 제거하는 단계를 포함하는, 불활성 기체 및 불순물을 함유하는 공급 기체로 부터 높은 순도의 불활성 생성 기체를 생산하는 방법.(a) (i) a feed gas containing an inert gas and impurities is first introduced gradually during the initial period into the inlet portion of the treatment zone containing the inlet, outlet and at least one impurity adsorbate, thereby reducing the pressure in the treatment zone. Raise to a medium pressure lower than the production pressure; Then (ii) rapidly introducing the same or another feed gas into the inlet for a second period shorter than the initial period to raise the pressure in the treatment zone to production pressure; Optionally pressurizing the treatment zone to production pressure by introducing such or another feed gas for an additional period as in step (iii) or (ii) to further increase the pressure in the treatment zone. ; (b) introducing the same or another feed gas into the treatment zone pressurized through the inlet to the production pressure to remove impurities and produce a high purity inert product gas; And (c) removing the product gas from the outlet, wherein a high purity inert product gas is produced from a feed gas containing inert gas and impurities. 제11항에 있어서, 상기 공급기체가 공기를 포함하고, 상기 불활성 기체가 질소를 포함하는 방법.12. The method of claim 11, wherein the feed gas comprises air and the inert gas comprises nitrogen. 제11항에 있어서, 상기 질소 기체가 10,000ppm 이하의 산소를 함유하는 방법.The method of claim 11, wherein the nitrogen gas contains up to 10,000 ppm oxygen. 제11항에 있어서, 상기 불순물 흡착 물질이 제올라이트, 제올라이트 분자체, 탄소 분자체 활성탄, 실리카 화합물, 산화 알루미늄 화합물, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 그룹중에서 선택되는 방법.The method of claim 11, wherein the impurity adsorbent material is selected from the group consisting of zeolite, zeolite molecular sieve, carbon molecular sieve activated carbon, silica compound, aluminum oxide compound, or mixtures thereof. 제11항에 있어서, 단계(c)가, (i) 상기 불활성 생성기체를 상기 유출부로부터 동시에 회수하거나; (ⅱ) 상기 불활성 생성 기체를 상기 유출부로부터 순차적으로 제거하거나; 또는 (ⅲ) (ⅰ)과 (ⅱ)를 조합시킴을 포함하는 방법.12. The method of claim 11, wherein step (c) comprises: (i) simultaneously recovering said inert gas from said outlet; (Ii) sequentially removing the inert product gas from the outlet; Or (iii) combining (iii) and (ii). 제11항에 있어서, 상기 처리 대역을 재생시키므로써 상기 불순물 흡착 물질로 부터 불순물을 제거하는 단계(d)를 추가로 포함하는 방법.12. The method of claim 11, further comprising the step (d) of removing impurities from the impurity adsorbent material by regenerating the treatment zone. 제11항에 있어서, 단계(a)(i)에서 수득한 압력이 약 65psig 내지 약 150psig인 방법.The method of claim 11, wherein the pressure obtained in step (a) (i) is about 65 psig to about 150 psig. 제11항에 있어서, 상기 생산압력이 약 75 내지 약 150psig인 방법.The method of claim 11, wherein said production pressure is about 75 to about 150 psig. 제11항에 있어서, 상기 초기 기간이 약 75 내지 약 160초인 방법.The method of claim 11, wherein the initial period is about 75 to about 160 seconds. 제19항에 있어서, 상기 초기 기간동안 상기 공급기체의 유속이 약 50 내지 약 120scfh/ch 흡착제인 방법.20. The process of claim 19, wherein the flow rate of said feed gas during said initial period is about 50 to about 120 scfh / ch adsorbent. 제11항에 있어서, 상기 제2기간이 약 10 내지 약 70초인 방법.The method of claim 11, wherein said second period of time is from about 10 to about 70 seconds. 제21항에 있어서, 상기 제2기간동안 상기 공급 기체의 유속이 약 100 내지 약 350scfh/cf 흡착제인 방법.The method of claim 21, wherein the flow rate of the feed gas during the second time period is from about 100 to about 350 scfh / cf adsorbent. 제16항에 있어서, 단계(a) 내지 (d)를, 적어도 하나의 처리 대역을 사용하여 불순물을 상기 공급 기체로 부터 제거하고, 적어고 하나의 처리 대역을 동시에 재생시켜 이 대역내에 함유된 불순물을 제거하는 다수의 처리 대역에서 수행하는 방법.17. The impurities according to claim 16, wherein steps (a) to (d) are used to remove impurities from the feed gas using at least one treatment zone, and at least one treatment zone simultaneously regenerates impurities contained within this zone. Method performed in multiple processing bands to eliminate the. 제23항에 있어서, 단계(a)(i), 단계(a)(ⅱ) 또는 단계(a)(ⅲ)에 앞서 평형화 단계를 포함하는 방법.The method of claim 23 comprising an equilibration step prior to step (a) (i), step (a) (ii) or step (a) (iii). (a) (ⅰ) 생성 기체를 유입부, 유출부 및 적어도 하나의 불순물 흡착 물질을 포함하는 처리 대역의 유출부에 도입시켜 그 처리 대역의 압력을 생산압력 보다 낮은 제1중간 압력으로 상승시키고; (ⅱ) (1) 불활성 기체 및 불순물을 함유하는 공급기체를 초기 기간동안 유입부에 먼저 서서히 도입시켜 상기 처리 대역의 압력을 생산 압력보다 낮은 제2중간 압력으로 상기시키고; 이어서 (2) 상기와 같거나 또는 다른 공급기체를 상기 초기기간 보다 짧은 제2기간동안 유입부에 신속히 도입시켜 상기 처리 대역의 압력을 생산 압력으로 상승시키며; 선택적으로 (3) 단계(1) 또는 (2)에서와 같이 상기와 같거나 또는 다른 공급기체를 추가의 기간동안 도입시켜 상기 처리 대역의 압력을 더 상승시키므로써 상기 처리 대역을 생산 압력으로 가압시키는 단계; (b) 상기와 같거나 또는 다른 공급기체를 유입부를 통해 상기 생산 압력으로 가압시킨 처리 대역으로 도입시켜 불순물을 제거하고 높은 순도의 불활성 생성 기체를 생산하는 단계; 및 (c) 상기 생성 기체를 유출부로 부터 제거하는 단계를 포함하는, 불활성 기체 및 불순물을 함유하는 공급기체로부터 높은 순도의 생성 기체를 생산하는 방법.(a) (iii) introducing the product gas to an outlet of a treatment zone comprising an inlet, an outlet and at least one impurity adsorbent material to raise the pressure of the treatment zone to a first intermediate pressure lower than the production pressure; (Ii) (1) a feed gas containing inert gas and impurities is first introduced slowly into the inlet during the initial period to remind the pressure in the treatment zone to a second intermediate pressure lower than the production pressure; (2) rapidly introducing the same or another feed gas into the inlet for a second period shorter than the initial period to raise the pressure in the treatment zone to production pressure; Optionally (3) pressurizing the treatment zone to production pressure by introducing such or another feed gas for an additional period as in step (1) or (2) to further increase the pressure in the treatment zone. step; (b) introducing the same or another feed gas into the treatment zone pressurized through the inlet to the production pressure to remove impurities and produce a high purity inert product gas; And (c) removing the product gas from the outlet, producing a high purity product gas from a feed gas containing inert gas and impurities. 제25항에 있어서, 상기 공급 기체가 공기를 포함하고, 상기 불활성 기체가 질소를 포함하는 방법.The method of claim 25, wherein the feed gas comprises air and the inert gas comprises nitrogen. 제26항에 있어서, 상기 질소 기체가 10,000ppm 이하의 산소를 함유하는 방법.27. The method of claim 26, wherein said nitrogen gas contains up to 10,000 ppm oxygen. 제25항에 있어서, 상기 불순물 흡착 물질이 제올라이트, 제올라이트 분자체, 탄소 분자체 활성탄, 실리카 화합물, 산화 알루미늄 화합물, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 그룹중에서 선택되는 방법.The method of claim 25, wherein the impurity adsorbent material is selected from the group consisting of zeolite, zeolite molecular sieve, carbon molecular sieve activated carbon, silica compound, aluminum oxide compound, or mixtures thereof. 제25항에 있어서, 단계(c)가, (i) 상기 불활성 생성기체를 상기 유출부로부터 동시에 회수하거나; (ⅱ) 상기 불활성 생성 기체를 상기 유출부로부터 순차적으로 제거하거나; 또는 (ⅲ) (i)과 (ⅱ)을 조합시킴을 포함하는 방법.26. The method of claim 25, wherein step (c) comprises: (i) simultaneously recovering the inert gas from the outlet; (Ii) sequentially removing the inert product gas from the outlet; Or (iii) combining (i) and (ii). 제25항에 있어서,상기 처리 대역을 재생시키므로써 상기 불순물 흡착 물질로부터 불순물을 제거하는 단계(d)를 추가로 포함하는 방법.The method of claim 25, further comprising removing (d) impurities from the impurity adsorbent material by regenerating the treatment zone. 제25항에 있어서, 단계(a)(i)에서 수득한 중간 압력이 약 65psig 내지 약 150psig인 방법.The method of claim 25, wherein the median pressure obtained in step (a) (i) is about 65 psig to about 150 psig. 제25항에 있어서, 상기 생산압력이 약 75 내지 약 150psig인 방법.The method of claim 25, wherein said production pressure is about 75 to about 150 psig. 제25항에 있어서, 상기 초기 기간이 약 75 내지 약 160초인 방법.The method of claim 25, wherein the initial period is about 75 to about 160 seconds. 제25항에 있어서, 상기 초기 기간동안 상기 공급기체의 유속이 약 50 내지 약 120scfh/cf 흡착제인 방법.The method of claim 25, wherein the flow rate of the feed gas during the initial period is about 50 to about 120 scfh / cf adsorbent. 제25항에 있어서, 상기 제2기간이 약 10 내지 약 70초인 방법.The method of claim 25, wherein the second period of time is from about 10 to about 70 seconds. 제25항에 있어서, 상기 제2기간동안 상기 공급 기체의 유속이 약 100 내지 약 350scfh/cf 흡착제인 방법.The method of claim 25, wherein the flow rate of the feed gas during the second time period is from about 100 to about 350 scfh / cf adsorbent. 제30항에 있어서, 단계(a) 내지 (d)를, 적어도 하나의 처리 대역을 사용하여 불순물을 상기 공급 기체로부터 제거하고, 적어도 하나의 처리 대역을 동시에 재생시켜 이 대역내에 함유된 불순물을 제거하는 다수의 처리 대역에서 수행하는 방법.31. The process of claim 30, wherein steps (a) to (d) are used to remove impurities from the feed gas using at least one treatment zone and simultaneously regenerate at least one treatment zone to remove impurities contained within this zone. Performing in multiple processing bands. 제25항에 있어서, 단계(a)(i), 단계(a)(1), 단계(a)(ⅱ)(2) 또는 단계(a)(ⅱ)(3)에 앞서 평형화 단계를 포함하는 방법.26. The method of claim 25 comprising an equilibration step prior to step (a) (i), step (a) (1), step (a) (ii) (2) or step (a) (ii) (3). Way. ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.※ Note: The disclosure is based on the initial application.
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